Quali sono le applicazioni delle membrane ceramiche in carburo di silicio

Membrane ceramiche in carburo di siliciohanno vantaggi significativi nei settori del trattamento delle acque e della separazione industriale e i loro scenari di applicazione sono di vasta gamma. Quanto segue descrive sistematicamente le loro caratteristiche tecniche e applicazioni nella purificazione del gas di combustione ad alta temperatura, nella separazione delle acque petrolifere e nella separazione del gas in combinazione con gli ultimi risultati della ricerca:

1. Purificazione del gas di combustione ad alta temperatura

Le membrane ceramiche in carburo di silicio sono diventate materiali ideali per la purificazione del gas ad alta temperatura a causa della loro resistenza ad alta temperatura (fino a 800 ° C), resistenza alle shock termiche e inerzia chimica. Rimuovono in modo efficiente il particolato come PM2.5 attraverso lo screening dei pori e i meccanismi di adsorbimento superficiale e sono stati ampiamente utilizzati nel trattamento dei gas di combustione ad alta temperatura nelle industrie chimiche, polisilicon e acciaio. Ad esempio, nel processo di desolforazione della coca cola attivata nel settore delle coke, le membrane in carburo di silicio non solo raggiungono un tasso di ritenzione di particelle di oltre il 99%, ma aumentano anche la superficie specifica attraverso la tecnologia di modifica dei pori, il caricamento di catalizzatori per ottenere i costi di mantenimento della polvere.

2. Separazione dell'acqua petrolifera

Le membrane in carburo di silicio si comportano bene nel trattamento delle acque reflue oleose. I loro vantaggi fondamentali sono:

Flusso elevato: la tecnologia di rigenerazione della membrana dinamica rende il suo flusso d'acqua 3-4 volte quello delle tradizionali membrane ceramiche. Ad esempio, nel trattamento dell'acqua prodotta dal campo petrolifero, il flusso può raggiungere 306 L/(m² · h) (differenza di pressione transmembrana 0,5 bar) e il tasso di recupero del flusso dopo il backwashing supera il 95%.

Forte idrofilia: l'angolo di contatto con l'acqua è solo di 0,3 ° e le goccioline di olio (incluso l'olio emulsionato) vengono effettivamente intercettate attraverso la repulsione elettrostatica e l'efficienza di separazione delle acque di olio raggiunge il 93,3%.

Resistenza alla corrosione: può resistere all'ambiente pH 0-14, adatto a un forte trattamento delle acque reflue acido/alcali come petrolchimico, stampa e tintura e la vita della membrana è più di 10 anni.

I casi tipici mostrano che quando il bioreattore a membrana in carburo di silicio viene utilizzato per il trattamento delle acque reflue oleose, la torbidità dell'effluente è <1 NTU, il tasso di rimozione del COD è aumentato del 30% e il consumo di energia è ridotto del 40% rispetto alle membrane polimeriche.

3. Separazione del gas

Membrane in carburo di silicioAvere caratteristiche di applicazione selettive nel campo della separazione del gas:

Recupero di idrogeno: le membrane della struttura asimmetrica ottengono un coefficiente di separazione H₂/Ch₄ di oltre 50 attraverso l'effetto di setacciatura molecolare, che è adatto per l'estrazione di idrogeno dal gas di coda nelle raffinerie e il consumo di energia è ridotto del 60% rispetto al tradizionale processo PSA.

Separazione solida a gas: i filtri a membrana in carburo di silicio a nido d'ape possono simultaneamente elaborare fumo ad alta temperatura (<600 ℃) e gas acidi (come SO₂), con un'efficienza di rimozione della polvere> 99,9%e sono stati commercializzati nelle centrali elettriche a carbone.

Limitazioni tecniche: al momento, la dimensione dei pori di densi membrane in carburo di silicio è per lo più concentrata a livello di microfiltrazione (40nm-10μm) e l'efficienza di separazione di piccoli gas molecolari come CO₂/N₂ è limitata. È necessario preparare un livello di separazione sub-nanometro da parte di CVD per espandere l'applicazione.

4. Tendenze di sviluppo della tecnologia

L'innovazione nella tecnologia di preparazione è la direzione chiave:

A basso costo: il metodo di impilamento delle particelle combinato con gli aiuti di sinterizzazione a bassa temperatura (come gli alluminosilicati) può ridurre la temperatura di sinterizzazione da 1600 ° C a 1000 ° C e la porosità può essere regolata al 35%-42%, tenendo conto sia delle prestazioni che del costo.

Multifunzionalità: la membrana è dotata di proprietà fotocatalitiche e antibatteriche attraverso l'innesto di superficie (come il rivestimento di siO₂) o il doping (come TiO₂) per raggiungere la degradazione sinergica degli inquinanti.

In sintesi, le membrane ceramiche in carburo di silicio, con la loro estrema adattabilità ambientale e progettazione modulare, stanno guidando le tecnologie di trattamento delle acque e separazione industriale verso l'alta efficienza e il basso carbonio e hanno un grande potenziale nel campo dei processi di emissione zero e il recupero delle risorse in futuro.

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